(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
半導体光源に電流を供給する電流供給部と、
前記半導体光源に流れる電流に応じた電圧を生成する電流検出部と、
前記電流検出部によって生成される電圧と比較電圧ＶＣＯＭＰとの差を小さくするように前記電流供給部を制御する制御部と、
前記比較電圧ＶＣＯＭＰを生成する比較電圧生成部と、を備え、
前記比較電圧生成部は、
前記半導体光源に供給すべき電流量を規定する所定の第１基準電圧Ｖｒｅｆ１が一端に印加される第１抵抗Ｒ１と、
前記半導体光源を含むその周囲の温度に応じた電圧を生成する温度検出部と、
第２抵抗を含み、前記温度検出部によって生成された電圧を前記第２抵抗の抵抗値によって定まる係数で電流に変換する電圧電流変換部と、
前記第１抵抗Ｒ１の他端と接続され、前記電圧電流変換部によって変換された電流に対応する電流ＩＣＴＬであって、前記温度が上昇するほど増加する電流ＩＣＴＬを前記第１抵抗Ｒ１に流す電流適用部と、を含み、前記第１抵抗Ｒ１の他端に生ずる電圧Ｖｒｅｆ１−Ｒ１×ＩＣＴＬを、前記比較電圧ＶＣＯＭＰとして出力することを特徴とする半導体光源点灯回路。
【請求項２】
前記温度検出部は、第３抵抗と前記半導体光源を含むその周囲の温度に応じて抵抗値が変化する温度センサとで所定の第２基準電圧を分圧し、分圧された電圧を前記半導体光源を含むその周囲の温度に応じた電圧として生成することを特徴とする請求項１に記載の半導体光源点灯回路。
【請求項３】
前記電流適用部は、前記電圧電流変換部によって変換された電流に対応する電流の経路上に設けられた第４抵抗を有することを特徴とする請求項１または２に記載の半導体光源点灯回路。
【請求項４】
前記比較電圧生成部は、前記半導体光源を含むその周囲の温度がしきい値温度よりも低い場合は前記比較電圧の変動を制限するよう構成された変動制限部をさらに含むことを特徴とする請求項１から３のいずれかに記載の半導体光源点灯回路。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は半導体光源を点灯させる半導体光源点灯回路に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、前照灯などの車両用灯具に、従来のフィラメントを有するハロゲンランプに代えてより長寿命で低消費電力のＬＥＤ（Light Emitting Diode）が利用されている。
ＬＥＤの明るさはＬＥＤに流す電流の大きさに依存するので、ＬＥＤを光源として利用する場合にはＬＥＤに流れる電流を調節するための点灯回路が必要である。そのような点灯回路は通常エラーアンプを有し、ＬＥＤに流れる電流を一定となるように制御する。
【０００３】
ＬＥＤにはそのジャンクション部が許容しうる定格温度が定められている。したがって点灯回路は、ＬＥＤの点灯中ＬＥＤ自身や点灯回路からの発熱などによってＬＥＤやその周囲の温度が高くなってきた場合に、ＬＥＤのジャンクション部の温度が定格温度を超えないようにＬＥＤに流れる電流を低減する機能を備えることが望ましい。この機能は温度ディレーティングとも呼ばれる。
【０００４】
特許文献１および特許文献２には、この温度ディレーティング機能を備える点灯回路が開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２００６−１１４２７９号公報
【特許文献２】特開２０１０−１４１１３７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら、特許文献１や２に記載の回路構成では、温度に対するＬＥＤに流れる電流の低減の割合はサーミスタの特性によって制限されてしまう。したがってこれらの回路構成は、前照灯の配光要件などによりより急峻な変化が要求される場合には不向きである。
【０００７】
本発明はこうした状況に鑑みてなされたものであり、その目的は、半導体光源に流れる電流を温度によって制御する際、電流と温度との関係の、使用される温度センサの特性への依存の度合いを低減できる半導体光源点灯回路の提供にある。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明のある態様は、半導体光源点灯回路に関する。この半導体光源点灯回路は、半導体光源に電流を供給する電流供給部と、半導体光源に流れる電流に応じた電圧を生成する電流検出部と、電流検出部によって生成される電圧と比較電圧との差を小さくするように電流供給部を制御する制御部と、比較電圧を生成する比較電圧生成部と、を備える。比較電圧生成部は、一端に比較電圧が印加され、他端に所定の基準電圧が印加される第１抵抗と、半導体光源を含むその周囲の温度に応じた電圧を生成する温度検出部と、第２抵抗を含み、温度検出部によって生成された電圧を第２抵抗の抵抗値によって定まる係数で電流に変換する電圧電流変換部と、電圧電流変換部によって変換された電流に対応する電流を第１抵抗に流す電流適用部と、を含む。
【０００９】
この態様によると、第２抵抗の抵抗値によって比較電圧を調整できる。
【００１０】
なお、以上の構成要素の任意の組み合わせや、本発明の構成要素や表現を装置、方法、システムなどの間で相互に置換したものもまた、本発明の態様として有効である。
【発明の効果】
【００１１】
本発明によれば、半導体光源に流れる電流を温度によって制御する際、電流と温度との関係の、使用される温度センサの特性への依存の度合いを低減できる。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】比較例に係る半導体光源点灯回路およびそれに接続されるＬＥＤの構成を示す回路図である。
【図２】ＮＴＣサーミスタの抵抗値をＬＥＤ温度の関数として示すグラフである。
【図３】図１の半導体光源点灯回路における、ＬＥＤ温度に対する各パラメータの変化を示す説明図である。
【図４】実施の形態に係る半導体光源点灯回路およびそれに接続されるＬＥＤの構成を示す回路図である。
【図５】図４の半導体光源点灯回路における、ＬＥＤ温度に対する各パラメータの変化を示す説明図である。
【図６】第１変形例に係る半導体光源点灯回路およびそれに接続されるＬＥＤの構成を示す回路図である。
【図７】第２変形例に係る半導体光源点灯回路およびそれに接続されるＬＥＤの構成を示す回路図である。
【図８】第３変形例に係る半導体光源点灯回路およびそれに接続されるＬＥＤの構成を示す回路図である。
【発明を実施するための形態】
【００１３】
以下、本発明を好適な実施の形態をもとに図面を参照しながら説明する。各図面に示される同一または同等の構成要素、部材、信号には、同一の符号を付するものとし、適宜重複した説明は省略する。また、各図面において説明上重要ではない部材の一部は省略して表示する。また、電圧、電流あるいは抵抗などに付された符号は、必要に応じてそれぞれの電圧値、電流値あるいは抵抗値を表すものとして用いることがある。
【００１４】
本明細書において、「部材Ａが、部材Ｂと接続された状態」とは、部材Ａと部材Ｂが物理的に直接的に接続される場合のほか、部材Ａと部材Ｂが、電気的な接続状態に影響を及ぼさない他の部材を介して間接的に接続される場合も含む。
【００１５】
ＬＥＤなどの半導体光源を点灯するための半導体光源点灯回路において、ＬＥＤに直流電流を供給する直流電流源を制御する制御部を汎用ＩＣ（Integrated Circuit）に実装することが多い。汎用ＩＣには、ＬＥＤに流れるＬＥＤ電流の経路上に設けられた電流検出抵抗の一端または両端の電圧が直接入力される電流検出電圧入力端子を有し、その電圧から電流検出抵抗に生じる電流検出電圧を検出してフィードバック制御を行うものがある。このような汎用ＩＣを有する半導体光源点灯回路に温度ディレーティング機能を追加する場合、電流検出電圧入力端子の前段に温度ディレーティングのための回路を設けることが考えられる。しかしながら、このような汎用ＩＣは電流検出電圧入力端子に電流検出抵抗の端子の電圧が直接入力されることを前提に設計されているので、電流検出電圧入力端子の前段に別の回路を挿入することは好ましくない。また、電流検出電圧はＬＥＤ電流と温度の両方によって影響を受けることとなるため、実際に製造した半導体光源点灯回路によって所望の制御特性が得られない場合に、それが電流検出電圧の生成の段階によるものなのかまたは温度ディレーティングの段階によるものなのかを判別することはより困難となる。したがって、例えば上記のような汎用ＩＣを使用してＬＥＤ電流の制御を行っている半導体光源点灯回路に汎用ＩＣ自体の構成を変えることなく温度ディレーティング機能を追加する場合、電流検出電圧と比較される比較電圧を温度によって変更するほうが好ましい。
【００１６】
（比較例）
ただし、比較電圧を温度によって変更する場合にも工夫が必要である。以下に本発明者の独自の検討によって得られた比較例に係る半導体光源点灯回路９００を説明する。図１は、比較例に係る半導体光源点灯回路９００およびそれに接続されるＬＥＤ９０２の構成を示す回路図である。半導体光源点灯回路９００は、ＤＣ／ＤＣコンバータ９０４と、制御部９０６と、比較電圧生成部９０８と、電流検出抵抗９１０と、入力電圧端子ＰＩＮと、第１ＬＥＤ接続端子ＰＬＥＤ１と、第２ＬＥＤ接続端子ＰＬＥＤ２と、を備える。入力電圧端子ＰＩＮには外部、例えば車載用のバッテリからバッテリ電圧Ｖｂａｔが入力電圧として印加される。
【００１７】
ＬＥＤ９０２は、車載用のＬＥＤを３つ直列に接続して構成される。ＬＥＤ９０２のアノード側、カソード側はそれぞれ第１ＬＥＤ接続端子ＰＬＥＤ１、第２ＬＥＤ接続端子ＰＬＥＤ２と接続される。ＬＥＤ９０２に流れる電流をＬＥＤ電流ＩＬＥＤと称す。半導体光源点灯回路９００およびＬＥＤ９０２は例えば車両用灯具に搭載される。
【００１８】
ＤＣ／ＤＣコンバータ９０４はＬＥＤ９０２に直流のＬＥＤ電流ＩＬＥＤを供給する電流供給部である。ＤＣ／ＤＣコンバータ９０４は非絶縁型のスイッチングレギュレータであり、第１キャパシタ９１２と、第１インダクタ９１４と、第１スイッチング素子９１６と、第１ダイオード９１８と、第２キャパシタ９２０と、を含む。
【００１９】
第１キャパシタ９１２の一端および第１インダクタ９１４の一端は入力電圧端子ＰＩＮと接続される。第１キャパシタ９１２の他端は接地される。第１スイッチング素子９１６は例えばＮチャンネルＭＯＳＦＥＴ（Metal Oxide Semiconductor Field Effect Transistor）で構成されており、第１インダクタ９１４の他端は第１ダイオード９１８のアノードおよび第１スイッチング素子９１６のドレインと接続される。第１スイッチング素子９１６のソースは接地される。第１ダイオード９１８のカソードは第２キャパシタ９２０の一端と接続されると共にＤＣ／ＤＣコンバータ９０４からの出力として第１ＬＥＤ接続端子ＰＬＥＤ１と接続される。第２キャパシタ９２０の他端は接地される。第１スイッチング素子９１６のゲートはＩＣ９４６のゲート端子ＰＧと接続され、制御部９０６からパルス幅変調されたＰＷＭ信号ＳＰＷＭを受ける。ＰＷＭ信号ＳＰＷＭは、ＤＣ／ＤＣコンバータ９０４からＬＥＤ９０２に出力されるＬＥＤ電流ＩＬＥＤを制御するための信号である。
【００２０】
電流検出抵抗９１０の一端は第２ＬＥＤ接続端子ＰＬＥＤ２およびＩＣ９４６の電流検出電圧入力端子ＰＩＳと接続され、他端は接地される。ＬＥＤ電流ＩＬＥＤが電流検出抵抗９１０を流れることによって、電流検出電圧入力端子ＰＩＳには電流検出抵抗９１０の抵抗値をＲ９１０と表記するとＲ９１０×ＩＬＥＤに相当する電流検出電圧ＶＩＳが印加される。その意味で、電流検出抵抗９１０は、ＬＥＤ電流ＩＬＥＤに応じた電流検出電圧ＶＩＳを生成する電流検出部である。
【００２１】
制御部９０６は、電流検出抵抗９１０によって生成される電流検出電圧ＶＩＳと比較電圧生成部９０８によって生成される比較電圧ＶＣＯＭＰとの差を小さくするようにＤＣ／ＤＣコンバータ９０４を制御する。制御部９０６は、ＰＷＭ信号生成部９２２と、エラーアンプ９２４と、を含む。
【００２２】
エラーアンプ９２４の非反転入力端子は、比較電圧ＶＣＯＭＰをＩＣ９４６の外部から調整するための調整端子ＰＣＴＲＬに、反転入力端子は電流検出電圧入力端子ＰＩＳに、それぞれ接続される。エラーアンプ９２４は、電流検出電圧ＶＩＳと比較電圧ＶＣＯＭＰとを比較し、その差を所定の係数で増幅した大きさを有する誤差電圧ＶｅｒｒをＰＷＭ信号生成部９２２に出力する。
ＰＷＭ信号生成部９２２は、エラーアンプ９２４によって出力される誤差電圧Ｖｅｒｒに応じたパルス幅を有するＰＷＭ信号ＳＰＷＭをゲート端子ＰＧを介して第１スイッチング素子９１６のゲートに出力する。特にＰＷＭ信号生成部９２２は、誤差電圧Ｖｅｒｒの大きさを小さくするようにＰＷＭ信号ＳＰＷＭのパルス幅を変調する。
【００２３】
比較電圧生成部９０８は比較電圧ＶＣＯＭＰを生成する。比較電圧生成部９０８は、変動制限部９２６と、基準設定部９２８と、電流軽減部９３０と、を含む。
基準設定部９２８は、第１基準電圧源９３８と、第１抵抗９４０と、を有する。第１基準電圧源９３８は、第１抵抗９４０の一端に第１基準電圧Ｖｒｅｆ１を印加する。第１抵抗９４０の他端は調整端子ＰＣＴＲＬと接続され、その他端には比較電圧ＶＣＯＭＰが印加される。
【００２４】
変動制限部９２６は、ＬＥＤ９０２を含むその周囲の温度が所定のしきい値温度よりも低い場合は比較電圧ＶＣＯＭＰの変動を制限するよう構成される。変動制限部９２６は、第１演算増幅器９３２と、第２ダイオード９３４と、第２基準電圧源９３６と、を有する。第２基準電圧源９３６は第１演算増幅器９３２の非反転入力端子に第１基準電圧Ｖｒｅｆ１よりも低い第２基準電圧Ｖｒｅｆ２を印加する。第１演算増幅器９３２の出力端子は第２ダイオード９３４のカソードと接続される。第１演算増幅器９３２の反転入力端子は第２ダイオード９３４のアノードおよび調整端子ＰＣＴＲＬと接続される。
【００２５】
電流軽減部９３０は、第２抵抗９４２と、温度センサであるＮＴＣサーミスタ９４４と、を有する。ＮＴＣサーミスタ９４４はＬＥＤ９０２を含むその周囲の温度、特にＬＥＤ９０２が搭載された車両用灯具内のＬＥＤ９０２周辺の温度（以下、ＬＥＤ温度ＴＬＥＤと称す）に対してその抵抗値が減少するように、ＬＥＤ９０２の近傍に配置される。言い換えると、ＬＥＤ温度ＴＬＥＤはＮＴＣサーミスタ９４４の抵抗値に対応する。ＮＴＣサーミスタ９４４の一端は接地され、他端は第２抵抗９４２の一端と接続される。第２抵抗９４２の他端は調整端子ＰＣＴＲＬと接続され、その他端には比較電圧ＶＣＯＭＰが印加される。
【００２６】
制御部９０６、変動制限部９２６および基準設定部９２８はＤＣ／ＤＣコンバータ９０４や電流軽減部９３０とは別にひとつのＩＣ９４６に実装される。ＩＣ９４６は、ゲート端子ＰＧと、電流検出電圧入力端子ＰＩＳと、調整端子ＰＣＴＲＬと、を含む。電流軽減部９３０は調整端子ＰＣＴＲＬと接続される。
【００２７】
図２は、ＮＴＣサーミスタ９４４の抵抗値ＲＴＨをＬＥＤ温度ＴＬＥＤの関数として示すグラフである。ＬＥＤ温度ＴＬＥＤの上昇に伴い決まった傾き（Ｂ定数、サーミスタ定数などと呼ばれる）で抵抗値が減少することが分かる。なお、ＮＴＣサーミスタであれば一般に右肩下がりの曲線になるが、抵抗値−温度曲線の形状はＮＴＣサーミスタごとに異なるのが一般的である。
【００２８】
以上の構成による半導体光源点灯回路９００の動作を説明する。
図３は、図１の半導体光源点灯回路９００における、ＬＥＤ温度ＴＬＥＤに対する各パラメータの変化を示す説明図である。ジャンクション温度ＴｊはＬＥＤ９０２の各ＬＥＤのジャンクション部の温度である。定格ジャンクション温度Ｔｊ，ＭＡＸはジャンクション温度Ｔｊの定格値または許容しうる最大値である。
【００２９】
ＬＥＤ温度ＴＬＥＤが低い場合は、ＮＴＣサーミスタ９４４の抵抗値ＲＴＨは大きい。したがって、第１基準電圧Ｖｒｅｆ１の電圧値を第１抵抗９４０と第２抵抗９４２およびＮＴＣサーミスタ９４４とで分圧した電圧値が第２基準電圧Ｖｒｅｆ２よりも高くなる。その結果、エラーアンプ９２４に入力される比較電圧ＶＣＯＭＰは第２基準電圧Ｖｒｅｆ２で一定となり、ＬＥＤ電流ＩＬＥＤはＬＥＤ温度ＴＬＥＤに対して一定となる（領域Ａ）。
【００３０】
ＮＴＣサーミスタ９４４の抵抗値ＲＴＨは温度の上昇に伴い低下して行く。そしてＬＥＤ温度ＴＬＥＤが所定の第１しきい値温度Ｔ１を上回ると、第１基準電圧Ｖｒｅｆ１の電圧値を第１抵抗９４０と第２抵抗９４２およびＮＴＣサーミスタ９４４とで分圧した電圧値が第２基準電圧Ｖｒｅｆ２よりも低くなる。すると、比較電圧ＶＣＯＭＰはその分圧した電圧値となるので、ＮＴＣサーミスタ９４４の抵抗値ＲＴＨの減少に伴いＬＥＤ電流ＩＬＥＤが減少する（領域Ｂ）。
【００３１】
この場合、ＬＥＤ温度ＴＬＥＤの上昇に伴うＬＥＤ電流ＩＬＥＤの減少の割合は、ＮＴＣサーミスタ９４４の特性によって決定されるため、減少の割合には制限がある。
【００３２】
第１抵抗９４０、第２抵抗９４２の抵抗値をそれぞれＲ９４０、Ｒ９４２と表記する。
領域Ａについて、
【数１】
0005653238.tif 000002
の場合、
【数２】
0005653238.tif 000003
となり、ＬＥＤ電流ＩＬＥＤは
【数３】
0005653238.tif 000004
で一定となる。
【００３３】
領域Ｂについて、
【数４】
0005653238.tif 000005
の場合、
【数５】
0005653238.tif 000006
となり、ＬＥＤ電流ＩＬＥＤは
【数６】
0005653238.tif 000007
となる。このため、領域ＢではＬＥＤ温度ＴＬＥＤが上昇してＮＴＣサーミスタ９４４の抵抗値ＲＴＨが減少するとＬＥＤ電流ＩＬＥＤも減少する。
【００３４】
このように比較例に係る半導体光源点灯回路９００では、ＬＥＤ温度ＴＬＥＤが第１しきい値温度Ｔ１に達するまでは、ＬＥＤ電流ＩＬＥＤを一定のまま維持する。ＬＥＤ温度ＴＬＥＤがそれ以上の温度となると、ＬＥＤ温度ＴＬＥＤに応じてＬＥＤ電流ＩＬＥＤを減少させる。この手法では、領域ＢにおけるＬＥＤ温度ＴＬＥＤに対するＬＥＤ電流ＩＬＥＤの減少の割合すなわち傾きは、ＮＴＣサーミスタ９４４のＢ定数および第２抵抗９４２の抵抗値Ｒ９４２によって決定される。
【００３５】
この傾きをより急峻にしたいと考えた場合の傾きの限界値は、第１抵抗９４０は変えないとするとＲ９４２＝０の場合にＮＴＣサーミスタ９４４のＢ定数によって与えられる値である。したがって、本比較例は、このようにして与えられる限界値よりも急峻な傾きを要求される場合には不向きである。
【００３６】
これに対して以下に説明される実施の形態に係る半導体光源点灯回路によると、サーミスタの特性によらずにＬＥＤ温度ＴＬＥＤに対するＬＥＤ電流ＩＬＥＤの軽減曲線を自由に設計することが可能となる。
【００３７】
図４は、実施の形態に係る半導体光源点灯回路１００およびそれに接続されるＬＥＤ９０２の構成を示す回路図である。比較電圧生成部１０２は、変動制限部９２６と、基準設定部９２８と、電流軽減部１０４と、を含む。
【００３８】
電流軽減部１０４は、ＩＣ９４６の調整端子ＰＣＴＲＬからＬＥＤ温度ＴＬＥＤに応じた調整電流ＩＣＴＬを受け取るまたは調整端子ＰＣＴＲＬに調整電流ＩＣＴＬを与えることによって比較電圧ＶＣＯＭＰを調整する。電流軽減部１０４は、電流適用部１０６と、電圧電流変換部１０８と、温度検出部１１０と、を有する。
【００３９】
温度検出部１１０は、ＬＥＤ温度ＴＬＥＤに応じたサーミスタ分圧電圧Ｖｄを生成する。温度検出部１１０は、ＮＴＣサーミスタ１１２と、第５抵抗１１４と、第４基準電圧源１１６と、を有する。ＮＴＣサーミスタ１１２はＮＴＣサーミスタ９４４と同様にＬＥＤ温度ＴＬＥＤの上昇に対してその抵抗値が減少するように、ＬＥＤ９０２の近傍に配置される。
【００４０】
第４基準電圧源１１６は第４基準電圧Ｖｒｅｆ４を第５抵抗１１４の一端に印加する。第５抵抗１１４の他端はＮＴＣサーミスタ１１２の一端および第２演算増幅器１１８の非反転入力端子と接続される。ＮＴＣサーミスタ１１２の他端は接地される。したがって温度検出部１１０は、第５抵抗１１４とＮＴＣサーミスタ１１２とで第４基準電圧Ｖｒｅｆ４を分圧し、分圧されたサーミスタ分圧電圧ＶｄをＬＥＤ温度ＴＬＥＤに応じた電圧として生成し、電圧電流変換部１０８に供給する。
【００４１】
電圧電流変換部１０８は、第２演算増幅器１１８と、第３基準電圧源１２０と、第６抵抗１２２と、第２バイポーラトランジスタ１２４と、を有する。電圧電流変換部１０８は、温度検出部１１０によって生成されたサーミスタ分圧電圧Ｖｄを第６抵抗１２２の抵抗値Ｒ１２２によって定まる係数でサーミスタ分圧電流Ｉｄに変換する。第３基準電圧源１２０は第４基準電圧Ｖｒｅｆ４よりも低い第３基準電圧Ｖｒｅｆ３を第６抵抗１２２の一端に印加する。第２バイポーラトランジスタ１２４はＰＮＰ型のバイポーラトランジスタであり、そのベースは第２演算増幅器１１８の出力端子と接続される。第６抵抗１２２の他端は第２演算増幅器１１８の反転入力端子および第２バイポーラトランジスタ１２４のエミッタと接続される。第２バイポーラトランジスタ１２４のコレクタは、第４抵抗１２６の一端および第３演算増幅器１２８の非反転入力端子と接続される。第２バイポーラトランジスタ１２４のコレクタから第４抵抗１２６にサーミスタ分圧電流Ｉｄが流れる。
【００４２】
電流適用部１０６は、電圧電流変換部１０８によって生成されたサーミスタ分圧電流Ｉｄと実質的に同じ大きさの調整電流ＩＣＴＬを第１抵抗９４０に流す。電流適用部１０６は、第４抵抗１２６と、第３演算増幅器１２８と、第１バイポーラトランジスタ１３０と、第３抵抗１３２と、を有する。第４抵抗１２６の他端は接地される。第１バイポーラトランジスタ１３０はＮＰＮ型のバイポーラトランジスタであり、そのベースは第３演算増幅器１２８の出力端子と接続される。第１バイポーラトランジスタ１３０のエミッタは第３演算増幅器１２８の反転入力端子および第３抵抗１３２の一端と接続される。第３抵抗１３２の他端は接地される。調整電流ＩＣＴＬは調整端子ＰＣＴＲＬから第１バイポーラトランジスタ１３０、第３抵抗１３２を経由してグランドに流れる。すなわち、第３抵抗１３２は、調整電流ＩＣＴＬの経路上に設けられる。第３抵抗１３２の抵抗値Ｒ１３２と第４抵抗１２６の抵抗値Ｒ１２６は実質的に同じに設定される。
【００４３】
以上の構成による半導体光源点灯回路１００の動作を説明する。
図５は、図４の半導体光源点灯回路１００における、ＬＥＤ温度ＴＬＥＤに対する各パラメータの変化を示す説明図である。ＩＣＴＬ，ＭＡＸは調整電流ＩＣＴＬの最大値を示す。
【００４４】
ＬＥＤ温度ＴＬＥＤが低い場合は、ＮＴＣサーミスタ１１２の抵抗値ＲＴＨは大きい。この状態では、第３基準電圧Ｖｒｅｆ３は、第４基準電圧Ｖｒｅｆ４を第５抵抗１１４とＮＴＣサーミスタ１１２とで分圧することによって得られるサーミスタ分圧電圧Ｖｄよりも低いので、第２バイポーラトランジスタ１２４はオフとなる。その結果、エラーアンプ９２４に入力される比較電圧ＶＣＯＭＰは第２基準電圧Ｖｒｅｆ２で一定となり、ＬＥＤ電流ＩＬＥＤはＬＥＤ温度ＴＬＥＤに対して一定となる（領域Ｃ）。
【００４５】
ＮＴＣサーミスタ１１２の抵抗値ＲＴＨは温度の上昇に伴い低下して行く。そしてＬＥＤ温度ＴＬＥＤが所定の第２しきい値温度Ｔ２を上回ると、第３基準電圧Ｖｒｅｆ３はサーミスタ分圧電圧Ｖｄよりも高くなる。すると、調整電流ＩＣＴＬが流れ始める。調整電流ＩＣＴＬの値は第３基準電圧Ｖｒｅｆ３およびサーミスタ分圧電圧Ｖｄによって決まる。ただし、調整電流ＩＣＴＬが流れても
【数７】
0005653238.tif 000008
の値が第２基準電圧Ｖｒｅｆ２より高い場合は比較電圧ＶＣＯＭＰは第２基準電圧Ｖｒｅｆ２で一定となり、ＬＥＤ電流ＩＬＥＤはＬＥＤ温度ＴＬＥＤに対して一定となる（領域Ｄ）。
【００４６】
さらにＬＥＤ温度ＴＬＥＤが上昇すると、ＮＴＣサーミスタ１１２の抵抗値ＲＴＨの減少に伴い調整電流ＩＣＴＬが増加していく。そしてＬＥＤ温度ＴＬＥＤが所定の第３しきい値温度Ｔ３を上回ると、
【数８】
0005653238.tif 000009
の値が第２基準電圧Ｖｒｅｆ２よりも低くなる。すると比較電圧ＶＣＯＭＰは
【数９】
0005653238.tif 000010
となり、ＬＥＤ電流ＩＬＥＤはＬＥＤ温度ＴＬＥＤが上昇すると減少する（領域Ｅ）。
【００４７】
さらにＬＥＤ温度ＴＬＥＤが上昇して所定の第４しきい値温度Ｔ４を上回ると、調整電流ＩＣＴＬは
【数１０】
0005653238.tif 000011
に達してそれ以上上昇しなくなる。このとき比較電圧ＶＣＯＭＰは
【数１１】
0005653238.tif 000012
となり、これ以上比較電圧ＶＣＯＭＰは低下しなくなるため、ふたたびＬＥＤ電流ＩＬＥＤはＬＥＤ温度ＴＬＥＤに対して一定となる（領域Ｆ）。
【００４８】
領域Ｃ、領域Ｄについて、
【数１２】
0005653238.tif 000013
の場合、
【数１３】
0005653238.tif 000014
となり、ＬＥＤ電流ＩＬＥＤは
【数１４】
0005653238.tif 000015
で一定となる。第５抵抗１１４の抵抗値をＲ１１４と表記すると、調整電流ＩＣＴＬは
【数１５】
0005653238.tif 000016
と表される。
【００４９】
領域Ｅについて、
【数１６】
0005653238.tif 000017
の場合、
【数１７】
0005653238.tif 000018
となり、ＬＥＤ電流ＩＬＥＤは
【数１８】
0005653238.tif 000019
となる。したがって、領域ＥではＮＴＣサーミスタ１１２の抵抗値ＲＴＨの減少に伴い調整電流ＩＣＴＬが増加する。その結果、ＬＥＤ電流ＩＬＥＤが減少する。
【００５０】
領域Ｆについて、
【数１９】
0005653238.tif 000020
の場合、比較電圧ＶＣＯＭＰは
【数２０】
0005653238.tif 000021
で一定となるので、ＬＥＤ電流ＩＬＥＤは、
【数２１】
0005653238.tif 000022
で一定となる。このＬＥＤ電流ＩＬＥＤの値は、領域Ｃおよび領域Ｄにおける値よりも小さい。
【００５１】
本実施の形態に係る半導体光源点灯回路１００によると、ＬＥＤ電流ＩＬＥＤをＬＥＤ温度ＴＬＥＤによって制御する際、ＬＥＤ電流ＩＬＥＤとＬＥＤ温度ＴＬＥＤとの関係の、使用されるＮＴＣサーミスタ１１２の特性への依存の度合いを低減できる。
【００５２】
また、本実施の形態に係る半導体光源点灯回路１００によると、温度ディレーティングにおけるＬＥＤ電流ＩＬＥＤの減少の開始温度や減少の割合を電流軽減部１０４に含まれる抵抗の抵抗値によって自由に設定することができる。特に領域ＥにおけるＬＥＤ電流ＩＬＥＤの減少の割合は第６抵抗１２２の抵抗値Ｒ１２２の逆数に比例するので、この抵抗値Ｒ１２２を小さくすることで減少の割合を任意に大きくできる。したがって、ＮＴＣサーミスタ１１２のＢ定数によって定まる減少の割合の限界値よりも大きな減少の割合を設定することができる。
また、第５抵抗１１４の抵抗値Ｒ１１４によってもＬＥＤ電流ＩＬＥＤの温度特性を調整できる。
【００５３】
また、第３抵抗１３２の抵抗値Ｒ１３２によって電流軽減の下限の電流値すなわち領域ＦにおけるＬＥＤ電流ＩＬＥＤの一定値を自由に設定できる。
【００５４】
以上、実施の形態に係る半導体光源点灯回路の構成と動作について説明した。これらの実施の形態は例示であり、その各構成要素や各処理の組み合わせにいろいろな変形例が可能なこと、またそうした変形例も本発明の範囲にあることは当業者に理解されるところである。
【００５５】
実施の形態では、電流供給部としてＤＣ／ＤＣコンバータ９０４を使用する場合について説明したが、これに限られない。例えばＤＣ／ＤＣコンバータ９０４の代わりに電流クランプ回路を使用してもよい。図６は、第１変形例に係る半導体光源点灯回路２００およびそれに接続されるＬＥＤ９０２の構成を示す回路図である。半導体光源点灯回路２００は、電流クランプ回路２１２と、制御部２０４と、比較電圧生成部１０２と、電流検出抵抗９１０と、入力電圧端子ＰＩＮと、第１ＬＥＤ接続端子ＰＬＥＤ１と、第２ＬＥＤ接続端子ＰＬＥＤ２と、を備える。制御部２０４、変動制限部９２６および基準設定部９２８は電流クランプ回路２１２や電流軽減部１０４とは別にひとつのＩＣ２０２に実装される。
【００５６】
電流クランプ回路２１２は、ＬＥＤ９０２に直流のＬＥＤ電流ＩＬＥＤを供給する電流供給部である。電流クランプ回路２１２は、第２スイッチング素子２０６と、第３バイポーラトランジスタ２０８と、第７抵抗２１０と、を含む。第２スイッチング素子２０６は例えばＮチャンネルＭＯＳＦＥＴで構成される。第３バイポーラトランジスタ２０８はＮＰＮ型のバイポーラトランジスタである。第２スイッチング素子２０６のソースは入力電圧端子ＰＩＮと接続される。第２スイッチング素子２０６のドレインは第１ＬＥＤ接続端子ＰＬＥＤ１と接続される。第２スイッチング素子２０６のゲートは第３バイポーラトランジスタ２０８のコレクタと接続される。第３バイポーラトランジスタ２０８のエミッタは第７抵抗２１０の一端と接続される。第７抵抗２１０の他端は接地される。制御部２０４はエラーアンプ９２４を含む。エラーアンプ９２４は、誤差電圧Ｖｅｒｒをゲート端子ＰＧを介して第３バイポーラトランジスタ２０８のベースに出力する。
このように、電流供給部には種々のバリエーションが可能である。
【００５７】
実施の形態では、温度センサとしてＮＴＣサーミスタ１１２を使用する場合について説明したが、これに限られない。例えばＮＴＣサーミスタ１１２の代わりにＰＴＣサーミスタを使用してもよい。図７は、第２変形例に係る半導体光源点灯回路３００およびそれに接続されるＬＥＤ９０２の構成を示す回路図である。半導体光源点灯回路３００は、ＤＣ／ＤＣコンバータ９０４と、制御部９０６と、比較電圧生成部３１０と、電流検出抵抗９１０と、入力電圧端子ＰＩＮと、第１ＬＥＤ接続端子ＰＬＥＤ１と、第２ＬＥＤ接続端子ＰＬＥＤ２と、を備える。比較電圧生成部３１０は、変動制限部９２６と、基準設定部９２８と、電流軽減部３０８と、を含む。電流軽減部３０８は、電流適用部１０６と、電圧電流変換部１０８と、温度検出部３０６と、を有する。
【００５８】
温度検出部３０６は、第４基準電圧源１１６と、ＰＴＣサーミスタ３０２と、第８抵抗３０４と、を有する。ＰＴＣサーミスタ３０２はＬＥＤ温度ＴＬＥＤの上昇に対してその抵抗値が増加するように、ＬＥＤ９０２の近傍に配置される。
【００５９】
第４基準電圧源１１６は第４基準電圧Ｖｒｅｆ４をＰＴＣサーミスタ３０２の一端に印加する。ＰＴＣサーミスタ３０２の他端は第８抵抗３０４の一端および第２演算増幅器１１８の非反転入力端子と接続される。第８抵抗３０４の他端は接地される。したがって温度検出部３０６は、ＰＴＣサーミスタ３０２と第８抵抗３０４とで第４基準電圧Ｖｒｅｆ４を分圧し、分圧されたサーミスタ分圧電圧ＶｄをＬＥＤ温度ＴＬＥＤに応じた電圧として生成し、電圧電流変換部１０８に供給する。
このように、使用される温度センサには種々のバリエーションが可能である。
【００６０】
実施の形態では、電流軽減部１０４を演算増幅器を使用して構成する場合について説明したが、これに限られない。例えば、電流軽減部をディスクリート部品を使用して構成してもよい。図８は、第３変形例に係る半導体光源点灯回路４００およびそれに接続されるＬＥＤ９０２の構成を示す回路図である。半導体光源点灯回路４００は、ＤＣ／ＤＣコンバータ９０４と、制御部９０６と、比較電圧生成部４０２と、電流検出抵抗９１０と、入力電圧端子ＰＩＮと、第１ＬＥＤ接続端子ＰＬＥＤ１と、第２ＬＥＤ接続端子ＰＬＥＤ２と、を備える。比較電圧生成部４０２は、変動制限部９２６と、基準設定部９２８と、電流軽減部４０４と、を含む。電流軽減部４０４は、電流適用部４０６と、電圧電流変換部４０８と、温度検出部１１０と、を有する。
【００６１】
電圧電流変換部４０８は、第３基準電圧源１２０と、第６抵抗１２２と、第６バイポーラトランジスタ４１６と、第７バイポーラトランジスタ４１０と、第９抵抗４１８と、を有する。第６バイポーラトランジスタ４１６はＮＰＮ型のバイポーラトランジスタであり、第７バイポーラトランジスタ４１０はＰＮＰ型のバイポーラトランジスタである。
第３基準電圧源１２０は、第６抵抗１２２の一端および第６バイポーラトランジスタ４１６のコレクタに第３基準電圧Ｖｒｅｆ３を印加する。第６バイポーラトランジスタ４１６のベースには温度検出部１１０からサーミスタ分圧電圧Ｖｄが印加される。第６バイポーラトランジスタ４１６のエミッタは第９抵抗４１８の一端および第７バイポーラトランジスタ４１０のベースと接続される。第９抵抗４１８の他端は接地される。第６抵抗１２２の他端は第７バイポーラトランジスタ４１０のエミッタと接続される。第７バイポーラトランジスタ４１０のコレクタは第５バイポーラトランジスタ４１４のコレクタと接続されると共に、第４バイポーラトランジスタ４１２、第５バイポーラトランジスタ４１４のベースと共通接続される。
【００６２】
電流適用部４０６は、第４バイポーラトランジスタ４１２と、第５バイポーラトランジスタ４１４と第３抵抗１３２と、第４抵抗１２６と、を有する。第４バイポーラトランジスタ４１２、第５バイポーラトランジスタ４１４はいずれもＮＰＮ型のバイポーラトランジスタである。第５バイポーラトランジスタ４１４のエミッタは第４抵抗１２６の一端と接続される。第４抵抗１２６の他端は接地される。第４バイポーラトランジスタ４１２のエミッタは第３抵抗１３２の一端と接続される。第３抵抗１３２の他端は接地される。第４バイポーラトランジスタ４１２のコレクタは調整端子ＰＣＴＲＬと接続される。
このように、電流軽減部の構成には種々のバリエーションが可能である。
【符号の説明】
【００６３】
１００  半導体光源点灯回路、  １０２  比較電圧生成部、  １０４  電流軽減部、  １０６  電流適用部、  １０８  電圧電流変換部、  １１０  温度検出部、  ２００  半導体光源点灯回路、  ３００  半導体光源点灯回路、  ４００  半導体光源点灯回路、  ９００  半導体光源点灯回路、  ９０２  ＬＥＤ、  ９０４  ＤＣ／ＤＣコンバータ、  ９０６  制御部、  ９１０  電流検出抵抗、  ９４６  ＩＣ。
【図１】
0005653238.tif 000023
【図２】
0005653238.tif 000024
【図３】
0005653238.tif 000025
【図４】
0005653238.tif 000026
【図５】
0005653238.tif 000027
【図６】
0005653238.tif 000028
【図７】
0005653238.tif 000029
【図８】
0005653238.tif 000030